5种不同植物生长调节剂对朝谷58生长及产量的影响

张蒙 张海金 王凯玺 张文飞 朱康宁 刁玉霖 刘明水 陈国秋

摘要：为了筛选出对朝谷58增产效果最优的植物生长调节剂，将5种不同种类的植物生长调节剂施用在朝谷58上，测定并分析朝谷58的农艺性状、根系指标与产量。结果表明：植物生长调节剂对朝谷58表型性状、叶绿素含量、净光合速率、根系指标、全株总生物量及产量均有显著影响；赤霉素对朝谷58株高、节间距、根总长、平均直径有明显的促进作用；吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鲜酯、芸苔素均不同程度地缩短了节间距，增加了茎粗，其中吲哚丁酸、胺鲜酯较CK显著增加朝谷58的全株总生物量、穗粗、单穗重、单穗粒重、千粒重，同时抑制了根系平均直径的增加；不同植物生长调节剂处理对朝谷58增产的影响表现为吲哚丁酸>胺鲜酯>芸苔素>糠氨基嘌呤>赤霉素，增产幅度在7.01%～25.97%之间。综合来看，叶面喷施吲哚丁酸、胺鲜酯对朝谷58增产效果尤为明显，具有较高的应用价值。

关键词：朝谷58；植物生长调节剂；农艺性状；根系指标；产量

Effects of Five Different Plant Growth Regulators on

Growth and Yield of Chaogu 58

ZHANG Meng，ZHANG Haijin，WANG Kaixi，ZHANG Wenfei，

ZHU Kangning，DIAO Yulin，LIU Mingshui，CHEN Guoqiu

（Liaoning Dryland Agriculture and Forestry Research Institute，Chaoyang 122000，Liaoning）

谷子原产于中国，古称粟，是我国北方重要的粮食作物[1]，作为一种安全、富有营养的优质谷物杂粮受到人们的青睐。谷子作为生态农业绿色发展的主栽作物[2]，对保障国家粮食安全具有重要意义。谷子的抗逆性较强，但由于产量较低，严重制约了谷子的发展[3]。因此，产量潜能的提高对满足日益增长的谷子需求具有重要意义。朝谷58是通过有性杂交，系统选育决选出的抗除草剂的稳定谷子品种，幼苗呈绿色，平均生育期124d。属矮秆抗倒伏品种，抗旱性强，抗病性强。穗呈纺锤形，穗码松紧度适中，黄谷黄米，熟相较好，在全国第十届优质食用粟评选中被评为二级优质米。适合简化栽培，机械收获，符合现代种植模式，适宜在辽西干旱半干旱地区及自然条件相似地区种植，当前辽西地区已大面积生产。

研究表明，植物生长调节剂不仅能增加作物产量，还能提升抗逆性，在作物育种和延长产品贮藏期中发挥着重要作用[4]，同时应用其化控技术具有成本低、见效快、用量小等优点[5]。赤霉素、吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鲜酯、芸苔素内酯等是常用的植物生长调节剂[6]。杨坤等[7]的研究表明，赤霉素作为茎秆伸长的主控因子，对茎秆长度起到决定性作用。吲哚丁酸具有促生根、促增产、应用广等优点[8]。0.4%糠氨基嘌呤水剂对水稻的生长有明显的促进作用，可促进水稻分蘖、增加穗实粒数[9]。在玉米抽雄期叶面喷洒胺鲜酯，可有效促进玉米后期的生长发育，提高玉米产量；单独应用以及与吲哚丁酸和萘乙酸联合使用后，在植株高度与对照相当的情况下，显著增加了茎秆粗度，起到了一定的抗倒伏作用[10]。0.01%芸苔素内酯水剂可显著提高水稻实粒数、结实率和千粒重[11]。

本试验主要针对赤霉素、吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鲜酯、芸苔素内酯5种植物生长调节剂，以朝谷58为试验材料，明确各类型植物生长调节剂对朝谷58表型性状、叶绿素含量、净光合速率、根系指标、全株总生物量等重要农艺性状及产量的影响，旨在筛选出既可以调控朝谷58生长发育又可以提高产量的植物生长调节剂，以期为植物生长调节剂在谷子生产上的应用提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试谷子品种为朝谷58，由辽宁省旱地农林研究所选育并提供。药剂种类与喷施倍数：清水（CK）、0.4%糠氨基嘌呤水剂（800倍液）、1.2%吲哚丁酸水剂（1600倍液）、3%赤霉酸乳油（2000倍液）、5%胺鲜酯水剂（2000倍液）、0.01%芸苔素内酯水剂（2800倍液），喷施剂量为

300mL/m2。

1.2 试验地点 试验于2023年5-9月在辽宁省旱地农林研究所试验基地进行（41°57′N，120°45′E），年平均气温5.4～8.7℃，年平均降水量450～580mm，无霜期120～155d。试验地土壤类型为砂壤质褐土，pH值为7.13，有机质含量为8.80g/kg。

1.3 试验设计 试验采用随机区组设计，共设置6个处理，包括5种植物生长调节剂以及清水（CK），每个处理3次重复。每个小区行长6m，行距0.5m，6行区，共18m2。5月23日播种，9月23日收获，留苗密度3.3万株/667m2，谷子生长期间定期人工除草。在谷子拔节期（7月18日）、抽穗期（8月15日）叶面喷施植物生长调节剂及清水。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 农艺性状 在喷施植物生长调节剂前每个小区随机选取谷子10株进行标记，用卷尺分别在7月18日（拔节期）、7月25日（拔节孕穗期）、8月1日（拔节孕穗期）、8月15日（抽穗期）、8月22日（开花期）、9月23日（收获期）测量标记植株的株高（主茎基部到最顶端叶片叶鞘的长度）及倒二叶叶片长度和宽度，用以计算叶面积。单叶叶面积（cm2）=叶长（cm）×叶宽（cm）×0.75。收获时测量标记植株基部5节节间距，并计算平均数；用游标卡尺测量穗粗及植株基部节1/2处的茎粗。

1.4.2 叶片叶绿素含量（SPAD）、净光合速率 使用SPAD-502便携式叶绿素测定仪在第1次喷药（拔节期）与第2次喷药（抽穗期）的前后7d测定谷子叶片SPAD值。每个小区选取10株具有代表性的植株，每株选取上、中、下3个部位的6片叶子，每片叶测定叶基、叶中、叶尖3个部位的6个位点（避开叶脉部分），取6个位点数值的平均值作为该叶片的SPAD值。

在喷施植物生长调节剂第7天时，每个小区选取5株具有代表性的植株，每株选取3片无病健康且长势相对一致的叶片，在天气晴朗的条件下于9：00-11：00使用便携式光合仪（LI-6400）在自然光源下测定各处理标记植株功能叶片倒二叶的净光合速率。

1.4.3 根系指标 收获时进行根系采集，每个小区随机选取5株，采用挖掘法，使用根系扫描仪与表型分析系统（GXY-A）获取图像并统计根总长、平均直径、表面积、根体积。

1.4.4 全株总生物量与干物质率 收获时每个小区选取10穗长势一致的谷子测其全株总生物量。各组织部位（根、茎、叶、穗）分开并装入网袋中称取鲜重后，105℃杀青30min，75℃烘干至恒重称取干重，记录植株各器官生物量并计算干物质率。干物质率（%）=干样重量/鲜样重量×100。

1.4.5 产量及产量相关性状 成熟后全小区收获并测定产量。每个小区选取10穗长势一致的谷子进行考种，测定穗长、穗粗、单穗重、单穗粒重、千粒重、出谷率。

1.5 数据处理 用SPSS 23统计软件对数据进行方差分析与相关性系数分析，用Excel 2016软件整理数据及绘图。

2 结果与分析

2.1 植物生长调节剂对朝谷58节间距、株高、茎粗、叶面积的影响 不同植物生长调节剂对朝谷58节间距、株高、茎粗、叶面积的影响见图1、图2。叶面喷施植物生长调节剂影响了朝谷58的节间距。与CK相比，赤霉素处理显著增加了节间距，增幅28%，其他4个处理均缩短了节间距，其中糠氨基嘌呤、吲哚丁酸处理与CK存在显著差异，降幅均在10%以上。各处理的株高、茎粗、叶面积均随着生育进程呈不断增长的趋势。喷药后5个时期，朝谷58的株高表现为5种植物生长调节剂处理均高于CK，其中糠氨基嘌呤、吲哚丁酸、胺鲜酯、芸苔素处理与CK差异不明显；赤霉素处理的株高变化最明显，较CK分别增加了13.21%、3.66%、27.81%、27.96%、28.76%，尤其是朝谷58在8月1日以后，随着浓度的提高，对株高的促进作用增强（图2a）。朝谷58茎粗在喷施赤霉素、吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鲜酯、芸苔素后与CK相比，分别增幅在18.58%～32.77%、26.01%～42.74%、18.58%～44.73%、10.25%～38.63%、16.19%～33.03%之间，8月15日至收获时均表现为吲哚丁酸处理的茎粗略高于其他处理（图2b）。植物生长调节剂处理后朝谷58的叶面积均高于CK，尤其是在营养生长阶段变化最明显，8月22日至9月23日时叶面积基本停止增加，6个处理的叶面积均达到了峰值，收获时以糠氨基嘌呤、吲哚丁酸处理的叶面积最大，较CK分别增加了10.68%、10.38%（图2c）。

2.2 植物生长调节剂对朝谷58叶绿素含量及净光合速率的影响 不同植物生长调节剂对朝谷58叶片叶绿素含量、净光合速率的影响见图3。结果表明，6个处理的叶绿素含量变化趋势基本相同，均随着生育进程呈不断增加的趋势。在7月25日时，赤霉素、吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鲜酯、芸苔素处理较CK分别增加了1.23%、15.64%、9.76%、8.39%、9.41%，以吲哚丁酸处理最高，SPAD均值为58.85；8月8日时植物生长调节剂处理均与CK存在显著差异，增幅在9.16%～11.78%之间；8月22日时赤霉素处理的叶绿素含量显著低于吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、芸苔素处理，但高于CK处理，整体上表现为吲哚丁酸>芸苔素>糠氨基嘌呤>胺鲜酯>赤霉素（图3a）。

7月25日时植物生长调节剂处理的朝谷58叶片净光合速率均显著高于CK，其中以吲哚丁酸、胺鲜酯、芸苔素处理的效果最明显，较CK分别增加了16.43%、15.86%、16.61%；第2次喷药后，8月22日时吲哚丁酸、糠氨基嘌呤处理的净光合速率较高，较CK分别增加了17.83%、17.34%，差异显著（图3b）。

综合两个指标来看，叶面喷施植物生长调节剂可以通过提高谷子叶片叶绿素含量与净光合速率，使营养物质从“源”向“库”转移，以达到提高产量的目的，以吲哚丁酸处理的效果最佳。

2.3 植物生长调节剂对朝谷58根系生长的影响 不同植物生长调节剂对朝谷58根系指标的影响见表1。赤霉素、糠氨基嘌呤处理的根总长、平均直径与CK存在显著性差异，根总长较CK分别增加25.61%、21.19%；平均直径较CK分别增加34.85%、24.24%。表面积最大的是吲哚丁酸处理，显著高于其他处理，较CK增加20.70%。吲哚丁酸、胺鲜酯处理的平均直径略低于CK，降幅在3.03%～4.55%之间。吲哚丁酸、赤霉素处理的根体积显著高于CK，较CK分别增加56.85%、45.21%。根鲜重、根干重的结果表明，叶面喷施植物生长调节剂可有效增加朝谷58根系的生物量，吲哚丁酸、胺鲜酯的根鲜重、根干重较高，根鲜重较CK分别显著增加61.02%、50.56%；根干重较CK分别显著增加51.69%、48.83%。

2.4 植物生长调节剂对朝谷58全株总生物量、干物质率的影响 朝谷58全株总生物量、干物质率的结果分析见表2。除赤霉素处理以外，其他4个植物生长调节剂处理的全株总生物量均显著高于CK；各处理的全株总生物量在28.74～42.55g之间；吲哚丁酸处理的效果最明显，较CK增加48.05%，其次是胺鲜酯处理，较CK增加34.13%。植物生长调节剂处理的干物质率与CK差异不显著，糠氨基嘌呤、吲哚丁酸处理均与赤霉素处理存在显著差异，分别增加了16.18%、14.85%。

2.5 植物生长调节剂对朝谷58产量及产量性状的影响 不同植物生长调节剂对朝谷58产量及产量性状的影响结果见表3、表4。叶面喷施植物生长调节剂对朝谷58增产效果均有不同程度的提升，增产效果总体表现为吲哚丁酸>胺鲜酯>芸苔素>糠氨基嘌呤>赤霉素；其中吲哚丁酸、胺鲜酯、芸苔素处理的增幅较大，较CK分别显著增产25.97%、23.93%、19.00%，糠氨基嘌呤、赤霉素处理较CK分别增产9.06%、7.01%。

植物生长调节剂对朝谷58的穗长、穗粗、单穗重、单穗粒重、千粒重、出谷率均有促进作用。芸苔素、胺鲜酯处理的穗长较长，较CK分别增加23.48%、17.17%；植物生长调节剂处理的穗粗均显著高于CK，增幅在6.92%～40.69%之间；单穗重（鲜重、干重）均以吲哚丁酸、胺鲜酯处理较高，干重较CK分别增加34.44%、23.88%；吲哚丁酸、胺鲜酯、糠氨基嘌呤处理的单穗粒重与CK存在显著差异，较CK分别提高75.83%、62.92%、60.14%；胺鲜酯、糠氨基嘌呤、吲哚丁酸处理的出谷率分别比CK显著提高20.24、20.16、19.83个百分点；植物生长调节剂处理的谷子千粒重较CK有不同程度的显著提升，其中胺鲜酯、芸苔素、吲哚丁酸处理的增幅较大，较CK分别增加23.37%、22.99%、22.22%，其次是糠氨基嘌呤、赤霉素处理，较CK分别增加19.16%、17.24%。

2.6 朝谷58农艺性状、根系指标及产量的相关性分析 对朝谷58农艺性状、根系指标及产量进行相关性分析，可在一定程度上反映农艺性状与根系指标对产量的主导程度。由表5可知，农艺性状方面，谷子产量与单穗鲜重存在极显著正相关；与茎粗、全株总生物量、穗粗、单穗粒重存在显著正相关；与株高、节间距呈负相关关系。根系指标方面，谷子产量与根鲜重、根干重存在极显著正相关，与根总长、平均直径呈负相关关系。因此在生产中选择适宜的植物生长调节剂增加茎粗、全株总生物量、穗粗、单穗鲜重、单穗粒重、根系生物量，调控株高并抑制节间距、根总长、平均直径的伸长，将有助于提高朝谷58的产量。

3 讨论与结论

研究发现，植物抗倒伏性与其株高无关，而与构成株高的节间长度有较为密切的关系[12]。此外，植株茎粗的增加也可保证谷子的抗倒伏能力[13]。通过叶面喷施外源赤霉素可以促进须弥红豆杉的生长，但是会导致其高径比增加，抗逆性减弱，这可能主要与赤霉素的生理机制有关[14]。本研究中除赤霉素外，吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鲜酯、芸苔素均可不同程度抑制朝谷58底部节间距的伸长，并增加其茎粗，使谷子的抗倒伏能力得到提升。张飞雪等[15]的研究结果表明，不同植物生长调节剂对小麦株高的提升效果不同。本研究中5种植物生长调节剂均不同程度地增加了朝谷58的株高，这与张义等[16]的研究结果一致，以赤霉素处理的效果最为明显，赤霉素作为激素类药物，对植物最重要的作用就是通过促进植物茎的生长来增加其生物量，但应合理喷施，以免造成徒长。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素。光合作用不仅影响作物的生长发育情况，同时也体现了作物抗逆性的强弱[17]。本研究中植物生长调节剂较清水处理均可显著增加叶绿素含量，提高净光合速率，其中吲哚丁酸处理效果最明显。

低浓度的赤霉素可明显促进植物主根的伸长[18]。研究表明，直径越小的根吸收能力越强，细根可以在更大范围吸收水分和养分以促进根系生长，进而改善地上部分的生长情况[19]。本研究中，赤霉素处理对朝谷58株高、根总长起到有效的促进作用，同时增加了根系的平均直径，说明喷施赤霉素可能有利于植株的纵向生长；相反的是，吲哚丁酸对谷子茎粗、根系表面积的影响较大，但对节间距、根系平均直径具有抑制作用，这可能是由于吲哚丁酸处理促进了侧根增多，更有利于植株的横向生长。根系生物量是反映根系生长的重要指标之一，也是评估植物对外界环境适应能力的依据。本试验结果表明叶面喷施植物生长调节剂均能对朝谷58根鲜重、根干重起到有效的促进作用。

大豆上喷施不同植物生长调节剂对其单株粒数、百粒重、产量均有不同程度的提升[20]。谷子产量的化控调节效应主要通过改变穗粒数来实现[21]。何佳芳等[22]的研究发现，水稻喷施吲哚丁酸处理的千粒重、有效穗数、穗实粒数都高于其余对照处理，喷施吲哚丁酸处理的理论产量最高。本研究与前人研究结果一致，喷施植物生长调节剂均显著提高了朝谷58的产量。此外，吲哚丁酸、胺鲜酯处理的全株总生物量、穗粗、单穗重、单穗粒重、千粒重也显著高于CK。相关性分析结果表明，谷子产量与茎粗、全株总生物量、穗粗、单穗鲜重、单穗粒重、根系生物量存在显著或极显著正相关，与株高、节间距、根总长、平均直径存在负相关关系，若要提高谷子的产量，可着重观察这几个性状的发育情况。

本试验根据前人研究、植物生长调节剂施用说明与朝谷58生长习性确定试验中喷药时期与药剂浓度。从各个指标的数据上看，各处理间呈现显著差异，因此本试验设计的药剂喷施浓度相对合理。

综上，各植物生长调节剂在朝谷58生长发育与产量形成中发挥着不同的作用。5种供试植物生长调节剂对朝谷58生长发育与产量的影响整体上表现为吲哚丁酸>胺鲜酯>芸苔素>糠氨基嘌呤>赤霉素，增产幅度为7.01%～25.97%，其中吲哚丁酸、胺鲜酯对朝谷58增产的综合效果尤为明显，具有较高的应用价值。后续可进一步扩大植物生长调节剂种类、比例及构建不同植物生长调节剂组合，并可与施肥等高产栽培措施相结合，评价对谷子生长与产量的不同影响效果，为谷子增产、稳产构建高效生产技术体系奠定基础。

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（收稿日期：2024-03-05）